La evidencia más fuerte de que dos exoplanetas pueden compartir una órbita

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los astrónomos han encontrado el posible "hermano" de un planeta que orbita una estrella distante. El equipo ha detectado una nube de escombros que podría estar compartiendo la órbita de este planeta y que, creen, podrían ser los bloques de construcción de un nuevo planeta o los restos de uno ya formado. Si se confirma, este descubrimiento sería la evidencia más fuerte hasta ahora de que dos exoplanetas pueden compartir una órbita.

"Hace dos décadas se predijo en teoría que pares de planetas de masa similar podrían compartir la misma órbita alrededor de su estrella, los llamados planetas troyanos o coorbitales. Por primera vez, hemos encontrado evidencia a favor de esa idea", dice Olga Balsalobre-Ruza, estudiante del Centro de Astrobiología de Madrid, España, quien dirigió el artículo publicado en Astronomy & Astrophysics.

Los troyanos, cuerpos rocosos en la misma órbita que un planeta, son comunes en nuestro propio Sistema Solar, siendo el ejemplo más famoso los asteroides troyanos de Júpiter, más de 12.000 cuerpos rocosos que están en la misma órbita alrededor del Sol que el gigante gaseoso. Los astrónomos han predicho que los troyanos, en particular los planetas troyanos, también podrían existir alrededor de una estrella distinta de nuestro Sol, pero la evidencia de ellos es escasa. "Los exotroyanos [planetas troyanos fuera del Sistema Solar] han sido hasta ahora como unicornios: se les permite existir por teoría, pero nadie los ha detectado", dice el coautor Jorge Lillo-Box, investigador principal del Centro de Astrobiología.

Ahora, un equipo internacional de científicos ha utilizado ALMA, en el que ESO es socio, para encontrar la evidencia observacional más sólida hasta ahora de que podrían existir planetas troyanos, en el sistema PDS 70. Se sabe que esta joven estrella alberga dos planetas gigantes similares a Júpiter, PDS 70b y PDS 70c. Al analizar las observaciones de archivo de ALMA de este sistema, el equipo detectó una nube de escombros en la ubicación en la órbita de PDS 70b donde se espera que existan troyanos.

Los troyanos ocupan las llamadas zonas lagrangianas, dos regiones extendidas en la órbita de un planeta donde la atracción gravitacional combinada de la estrella y el planeta puede atrapar material. Al estudiar estas dos regiones de la órbita de PDS 70b, los astrónomos detectaron una débil señal de una de ellas, lo que indica que una nube de escombros con una masa de hasta aproximadamente dos veces la de nuestra Luna podría residir allí.

El equipo cree que esta nube de escombros podría apuntar a un mundo troyano existente en este sistema, o un planeta en proceso de formación. "¿Quién podría imaginar dos mundos que compartan la duración del año y las condiciones de habitabilidad? Nuestro trabajo es la primera evidencia de que este tipo de mundo podría existir", dice Balsalobre-Ruza. "Podemos imaginar que un planeta puede compartir su órbita con miles de asteroides como en el caso de Júpiter, pero es alucinante para mí que los planetas puedan compartir la misma órbita".

"Nuestra investigación es un primer paso para buscar planetas coorbitales muy temprano en su formación", dice la coautora Nuria Huélamo, investigadora principal del Centro de Astrobiología. "Abre nuevas preguntas sobre la formación de troyanos, cómo evolucionan y qué tan frecuentes son en diferentes sistemas planetarios", agrega Itziar De Gregorio-Monsalvo, Jefa de la Oficina de Ciencia de ESO en Chile, quien también contribuyó a esta investigación.

Para confirmar completamente su detección, el equipo tendrá que esperar hasta después de 2026, cuando intentarán usar ALMA para ver si tanto PDS 70b como su nube hermana de escombros se mueven significativamente a lo largo de su órbita alrededor de la estrella. "Esto sería un gran avance en el campo exoplanetario", dice Balsalobre-Ruza.

"El futuro de este tema es muy emocionante y esperamos con interés las capacidades extendidas de ALMA, planificadas para 2030, que mejorarán drásticamente la capacidad del conjunto para caracterizar troyanos en muchas otras estrellas", concluye De Gregorio-Monsalvo .